8. Các chữ viết tắt
2.1.1.Phương pháp thực nghiệm trong quá trình sáng tạo khoa học Vật lí
Khái niệm: Phương pháp thực nghiệm là một PPNT khoa học được thực hiện khi nhà nghiên cứu tìm tòi xây dựng phương án và tiến hành thí nghiệm nhằm dựa trên kết quả của thí nghiệm để xác lập giả thuyết hoặc kiểm tra một giả thuyết nào đó.
Vai trò, vị trí của PP thực nghiệm trong quá trình nhận thức khoa học: Nhờ PPTN ta đề xuất được tri thức, định luật mới (định luật TN) và tiếp theo, tri thức đó sẽ có thể được lý giải một cách lý thuyết dựa trên những nghiên cứu lý thuyết. Cung cấp những bằng chứng thực nghiệm cần thiết cho việc đối chiếu, hợp thức hóa, khẳng định giá trị hoặc chỉnh lí, bổ sung hay bác bỏ những kết luận đã được đề xuất do kết quả của PP nghiên cứu lý thuyết. Cung cấp những bằng chứng thực nghiệm mới dẫn tới sự cần thiết phải xây dựng các giả thuyết khoa học mới.
Các giai đoạn chính của PPTN trong quá trình sáng tạo khoa học Vật lí
Hệ quả
Thí nghiệm kiểm tra
Thiết kế phương án thí nghiệm Lập kế hoạch thí nghiệm Bố trí thí nghiệm
Tiến hành thí nghiệm thu thập dữ liệu
Kết luận • Kinh nghiệm sống • Quan sát tự nhiên • Thí nghiệm, bài tập • Câu chuyện lịch sử…
Làm nảy sinh vấn đề cần nghiên cứu
Nội dung
PPTN do Galilê sáng lập ra và được các nhà khoa học khác hoàn chỉnh. Spaski đã nêu lên thực chất của PPTN như sau “Xuất phát từ quan sát và TN, nhà khoa học xây dựng một giả thuyết. Giả thuyết đó không chỉ đơn thuần là sự tổng quát hóa các sự kiện TN đã làm, nó còn chứa đựng một cái gì mới mẻ, không có sẵn trong từng thí nghiệm cụ thể. Bằng phép suy luận logic và bằng toán học, nhà khoa học có thể từ giả thuyết đó mà rút ra một số hệ quả, tiên đoán một số sự kiện mới đó lại có thể dùng thực nghiệm mà kiểm tra lại được. Nếu sự kiểm tra đó thành công, nó khẳng định sự đúng đắn của giả thuyết và khi đó, giả thuyết được coi là một định luật VL chính xác” [3].
Như vậy, PPTN không phải là làm thí nghiệm đơn thuần, không phải là sự quy nạp giản đơn (như chủ nghĩa quy nạp TN) mà là sự phân tích sâu sắc các sự kiện TN, tổng quát hóa nâng lên mức lý thuyết và phát hiện ra bản chất của sự vật. Đó là sự thống nhất giữa thí nghiệm và lý thuyết nhằm mục đích nhận thức thiên nhiên, nhận thức chân lý. Niutơn đã làm rõ quan điểm đó bằng bốn quy tắc sau:
- Quy tắc 1: Đối với mỗi hiện tượng, không thừa nhận những nguyên nhân nào khác ngoài những nguyên nhân đủ để giải thích nó. Quy tắc này là sự khẳng định vai trò của lý trí con người trong sự nhận thức chân lý, gạt bỏ những luận điểm tôn giáo, kinh viện, không có liên quan đến khoa học.
- Quy tắc 2: Bao giờ cũng quy những hiện tượng như nhau về cùng một nguyên nhân. Quy tắc này thể hiện tư tưởng nhân quả, quyết định luận của Niutơn: Một nguyên nhân xác định phải gây ra một hệ quả xác định.
- Quy tắc 3: Tính chất của tất cả các vật có thể đem ra thí nghiệm được, mà ta không thể làm cho nó tăng lên hoặc giảm xuống thì được coi là tính chất của mọi vật nói chung. Quy tắc này là sự quy nạp khoa học, cho phép ta khái quát hóa những trường hợp riêng lẻ để tìm ra những định luật tổng quát.
- Quy tắc 4: Bất kỳ khẳng định nào rút ra từ TN bằng PP quy nạp đều là đúng chừng nào chưa có hiện tượng khác giới hạn hoặc mâu thuẫn với khẳng định đó. Quy tắc này thể hiện quan điểm biện chứng về tính tương đối và tuyệt đối của chân lý. Nó thừa nhận mỗi chân lý khoa học đều có thể được chính xác hóa thêm, được hoàn chỉnh thêm từng bước một, nhưng trong mỗi bước của quá trình nhận thức nó vẫn hoàn toàn có giá trị khoa học.
Với phương pháp và tư tưởng nói trên, Niutơn đã đạt đươc những thành tựu rực rỡ trong nghiên cứu cơ học và ảnh hưởng sâu sắc đến toàn bộ sự phát triển của vật lí học trong nhiều thế kỷ sau.
Trong sự phát triển của VL học, có khi quá trình phát sinh ra một định luật rất lâu dài và phức tạp, mỗi nhà bác học chỉ thực hiện một khâu trong quá trình đó. Ví dụ: Maikenxon trong hơn 20 năm làm thí nghiệm đo vận tốc ánh sáng truyền theo chiều quay của Trái Đất và theo chiều ngược lại, cốt để kiểm tra lại giả thuyết về “gió ête” đã có từ trước. Ông nổi tiếng là nhà VL thực nghiệm, vì thiết bị thí nghiệm do ông chế tạo ra (giao thoa kế) đã đạt mức độ chính xác cao. Anhstanh đã tin tưởng ở kết quả thí nghiệm đó và dùng nó làm tiên đề cho thuyết tương đối của ông. Bởi thế, ngày nay có thể hiểu PPTN theo nghĩa hẹp chỉ gồm hai giai đoạn sau “Từ giả thuyết rút ra hệ quả và dùng thí nghiệm để kiểm tra lại hệ quả đó”[3].